三、JVM的整体结构
HotSpot VM 是目前市面上高性能虚拟机的代表作之一。
它采用解释器与即时编译器并存的架构。
在今天,Java程序的运行性能早已脱胎换骨,已经达到了可以和C/C++程序一教高下的地步。
执行引擎包含三部分:解释器,即时编译器,垃圾回收器
1、方法区和堆区是所有线程共享的内存区域;而Java栈、本地方法栈和程序员计数器是运行是线程私有的内存区域。
2、Java栈又叫做JVM虚拟机栈
3、方法区(永久代)在JDK1.8中又叫做元空间Metaspace
方法区用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器(JIT编译器,英文写作Just-In-Time Compiler)编译后的代码等数据。虽然Java虚拟机规范把- 方法区描述为堆的一个逻辑部分,但是它却有一个别名叫做 Non-Heap(非堆),目的应该是与 Java 堆区分开来。
在JDK1.7之前运行时常量池逻辑包含字符串常量池存放在方法区, 此时hotspot虚拟机对方法区的实现为永久代
在JDK1.7 字符串常量池被从方法区拿到了堆中, 这里没有提到运行时常量池,也就是说字符串常量池被单独拿到堆,运行时常量池剩下的东西还在方法区, 也就是hotspot中的永久代
在JDK1.8之后JVM 已经将运行时常量池从方法区中移了出来,在 Java 堆(Heap)中开辟了一块区域存放运行时常量池。同时在JDK1.8中移除整个永久代,取而代之的是一个叫元空间(Metaspace)的区域
4、Java代码执行流程:
Java程序 —>(编译javac)—> 字节码文件.class —> 类装载子系统化身为反射类Class —> 运行时数据区 —>(解释执行)—> 操作系统(Win、Linux、Mac JVM)
四、JVM的架构模型
Java编译器输入的指令流基本上是一种基于栈的指令集架构,另外一种指令集架构则是基于寄存器的指令集架构。
由于跨平台的设计,Java的指令都是根据栈来设计的,不同平台CPU架构不同,所以不能设计为基于寄存器的
二者区别:
栈:跨平台性、指令集小、指令多;执行性比寄存器差
寄存器:指令少
一些简单查看命令:
//查看指令集命令代码 cd out/production/类根目录 //反编译 javap -v StackStruTest.class //打印程序执行的进程 jps
JVM 架构总结
由于跨平台性的设计,Java的指令都是根据栈来设计的。不同平台CPU架构不同,所以不能设计为基于寄存器的。优点是跨平台,指令集小,编译器容易实现,缺点是性能下降,实现同样的功能需要更多的指令
时至今日,尽管嵌入式平台已经不是Java程序的主流运行平台了(准确来说应该是HotSpot VM的宿主环境已经不局限于嵌入式平台了),那么为什么不将架构更换为基于寄存器的架构呢?
因为基于栈的架构跨平台性好、指令集小,虽然相对于基于寄存器的架构来说,基于栈的架构编译得到的指令更多,执行性能也不如基于寄存器的架构好,但考虑到其跨平台性与移植性,我们还是选用栈的架构
五、JVM的生命周期
5.1 启动
通过引导类加载器(bootstrap class loader)创建一个初始类(initial class)来完成的,这个类是由虚拟机的具体实现指定的。
5.2 执行
一个运行中的java虚拟机有着一个清晰的任务:执行Java程序;
程序开始执行的时候他才运行,程序结束时他就停止;
执行一个所谓的Java程序的时候,真真正正在执行的是一个叫做Java虚拟机的进程。
5.3 退出
程序正常执行结束
程序异常或错误而异常终止
操作系统错误导致终止
某线程调用Runtime类或System类的exit方法,或Runtime类的halt方法,并且java安全管理器也允许这次exit或halt操作
除此之外,JNI规范描述了用JNI Invocation API来加载或卸载Java虚拟机时,Java虚拟机的退出情况
六、JVM的发展历程
古今JVM
SUN Classic
Exact VM
HotSpot VM :HotSpot指热点代码探测技术
BEA JRockit:(BEA 已被Oracle收购) 专注于服务端应用,世界最快的jvm之一
IBM J9
Taobao JVM: 目前已经在淘宝、天猫上线,替换了- Oracle官方JVM;
Graal VM: Oracle 2018年4月公开,口号 Run Programs Faster Anywhere.最可能替代HotSpot的产品
Android虚拟机 DVM
谷歌开发,基于Android,在2.2中提供了JIT
只能称作虚拟机 不能称为Java虚拟机,他没有遵循Java虚拟机规范
基于寄存器架构,效率高,但是跟硬件耦合度比较高
不能直接执行class文件,执行的是dex文件
5.0使用支持提前编译的ART VM替换Dalvik VM